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Die
Erfindung betrifft einen Spike für
die Lauffläche
eines Fahrzeugreifens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Spikes
für die
Lauffläche
eines Fahrzeugreifens, insbesondere eines Winterreifens, sind in
verschiedensten Ausführungen
bekannt.
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Alle
Spikes bestehen aus einem Körper,
der wenigstens teilweise in die Lauffläche des Fahrzeugreifens einbringbar
ist. Hierzu sind in der Lauffläche des
Fahrzeugreifens üblicherweise
an vorgegebener Stelle Löcher
vorgesehen, in welche die Spikes mit großer Kraft hineingedrückt werden
können.
Da sich die Lauffläche
eines Fahrzeugreifens üblicherweise aus
einem elastischen Material, insbesondere aus Gummi, zusammensetzt,
werden die Löcher
beim Einbringen der Spikes derart reversibel gedehnt, dass das elastische
Material nach dem Einbringen der Spikes vollflächig auf den Spikes aufliegt
und die Spikes in der Lauffläche
des Fahrzeugreifens hält.
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Bekannte
Spikes sind beispielsweise in der
EP 1 199 193 A1 beschrieben. Der Körper dieser Spikes
umfasst eine plattenförmige
Wurzel, mit welcher der Spike in der Nähe der oberen Gürtellage
im Fahrzeugreifen verankert ist und die den größten Durchmesser der Spiketeile
aufweist. Die Wurzel ist üblicherweise über einen
Halsteil mit einem Spikeoberteil verbunden, wobei der Spikeoberteil üblicherweise
aus einem dickeren Spiketeil und einer demgegenüber verjüngten Spikespitze besteht,
welche üblicherweise
aus der Lauffläche
herausragt. Bei der Spikespitze kann es sich um einen Stift handeln,
der im Spiketeil eingebettet ist. Alle Teile des in die Lauffläche eingebrachten
Körpers
sind zylinderförmig, besitzen
also zwei Grundflächen,
die parallel, eben, kongruent und durch eine Mantelfläche miteinander verbunden
sind. Die Grundflächen
können
hierbei unterschiedli che Formen, beispielsweise die eines Kreises,
eines Dreiecks, eines Quadrats, eines Rechtecks oder eines Ovals,
aufweisen.
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Nachteilig
an den bekannten Spikes ist, dass diese bei Benutzung des Fahrzeugreifens
auf einer Schnee- oder Eisfläche
oder auf einer Fläche
mit Schmutzpartikeln trotz ihrer Wurzelverankerung relativ schnell
aus der Lauffläche
des Fahrzeugreifens herausfallen oder zumindest relativ große Bewegungen
in der Lauffläche
vollführen.
Dies führt
nachteilig dazu, dass die gewünschte
Wirkung der Spikes relativ schnell verloren geht und der mit den
Spikes versehene Fahrzeugreifen nur eine geringe Lebensdauer hat.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Spike bereitzustellen, der eine bessere Haftung in der Lauffläche des
Fahrzeugreifens aufweist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Spike für
die Lauffläche
eines Fahrzeugreifens, insbesondere eines Winterreifens, mit einem
Körper,
der wenigstens teilweise in die Lauffläche des Fahrzeugreifens einbringbar
ist, durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs
1 gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Benutzung der
mit herkömmlichen
Spikes versehenen Fahrzeugreifen auf einem schnee-, eis- und/oder
schmutzhaltigen Untergrund Schnee-, Eis- und/oder Schmutzpartikel
in den Raum zwischen dem Spike und dem elastischen Material der
Lauffläche
gelangen. Dies führt
dazu, dass das elastische Material der Lauffläche vom Spike weggedrängt wird. Die
im Zwischenraum befindlichen Partikel bilden dann quasi eine Art
Gleitmittel und setzen die Haftung der Spikes in der Lauffläche derart
herab, dass diese aus der Lauffläche
herausfallen oder sich stark bewegen.
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Dadurch,
dass erfindungsgemäß der in
die Lauffläche
einbringbare Teil des Körpers
wenigstens teilweise kegel- oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei
die Grundfläche
des kegel- oder kegelstumpfförmigen
Teils des in die Lauffläche
eingebrachten Körpers ins
Innere des Fahrzeugreifens weist, wird auf überraschend einfache Weise
eine bessere Haftung der Spikes in der Lauffläche erreicht. Insbesondere
wird auch die Bewegung der Spikes innerhalb der Lauffläche verringert,
so dass insgesamt die Haltbarkeit und die Lebensdauer des Fahrzeugreifens
erhöht
wird. Zudem wirkt vorteilhaft eine niedrigere Spikekraft auf den
Untergrund, so dass weniger Straßenabrieb entsteht.
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Dies
ist auf die geänderte
Kraftverteilung des auf den kegel- oder kegelstumpfförmigen Teil
des Spikekörpers
wirkenden elastischen Materials der Lauffläche zurückzuführen. Es wirken zwei Kraftkomponenten,
nämlich
einerseits eine vertikale Kraft F(S) × cos α und andererseits eine radial
Kraft F(S) × sin α, wobei die
daraus resultierende vertikale Kraft F(STOTAL) × cos α den Spike
ins Innere des Fahrzeugreifens drückt. Eine derartige vertikale
Kraft ist bei den herkömmlichen
in die Lauffläche
des Fahrzeugreifens eingebrachten Spikes nicht vorhanden.
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Als
Winkel α wird
der Winkel zwischen Mantelfläche
und Grundfläche
des kegel- oder kegelstumpfförmigen
Teils verstanden, welcher zwischen 1 und 89°, vorzugsweise zwischen 20 und
70°, besonders
bevorzugt zwischen 30 und 50°,
liegt.
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Die
Grundfläche
des kegel- oder kegelstumpfförmigen
Teils kann hierbei kreisförmig,
elliptisch, dreieckig, quadratisch, sechseckig, vieleckig oder sternförmig sein.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der kegel- oder kegelstumpfförmige Teil
gerade oder schief ist.
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Vorzugsweise
bildet der kegel- oder kegelstumpfförmige Teil den Hauptteil, also
den größten Teil
des in die Lauffläche
eingebrachten Körpers. Durch
die große
Oberfläche
des kegel- oder kegelstumpfförmigen
Teils wird eine große
vertikale Kraft und damit eine entsprechend große Haftung des Spikes in der
Lauffläche
des Fahrzeugreifens sichergestellt.
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Der
in die Lauffläche
des Fahrzeugreifens eingebrachte Körper umfasst vorzugsweise einen Stift,
der form- und/oder kraftschlüssig
im Körper
eingebettet ist und mit einem Ende aus der Lauffläche des
Fahrzeugreifens herausragt, wobei der Stift vorzugsweise aus Hartmetall,
Sintermetall oder dergleichen besteht. Der Körper des Spikes besteht vorzugsweise
aus Metall, Kunststoff oder anderen verschleißfesten Werkstoffen besteht.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die
in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen:
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1 einen
Spike nach dem Stand der Technik in a) Seitenansicht und in b) Stirnansicht,
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2 einen
Spike nach dem Stand der Technik in a) Seitenansicht und in b) Stirnansicht,
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3 einen
Spike nach dem Stand der Technik in a) Seitenansicht und in b) Stirnansicht,
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4 einen
erfindungsgemäßen Spike
in a) Seitenansicht und in b) Stirnansicht,
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5 einen
erfindungsgemäßen Spike
in a) Seitenansicht und in b) Stirnansicht,
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6 einen
erfindungsgemäßen Spike
in a) Seitenansicht und in b) Stirnansicht,
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7 einen
erfindungsgemäßen Spike
in Seitenansicht und
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8 einen
erfindungsgemäßen Spike
in Seitenansicht.
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In
den 1 bis 3 ist jeweils ein Spike nach
dem Stand der Technik in a) Seitenansicht und in b) Stirnansicht
dargestellt, wobei gleiche Bezugsziffern jeweils gleiche Teile bezeichnen.
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Die
in den 1 bis 3 dargestellten Spikes für die Lauffläche 1 eines
hier nicht dargestellten Fahrzeugreifens bestehen aus einem Körper 2, der
wenigstens teilweise in die Lauffläche 1 des Fahrzeugreifens
eingefügt
ist.
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Der
Körper 2 umfasst
eine plattenförmige Wurzel 7,
mit welcher der Spike in der Nähe
der hier nicht dargestellten oberen Gürtellage im Fahrzeugreifen
verankert ist und die den größten Durchmesser
der Spiketeile 6, 7, 8 oder 9 aufweist.
Die Wurzel 7 ist in 1 über einen
Halsteil 8 und in den 2 und 3 direkt
mit einem Spikeoberteil verbünden, wobei
der Spikeoberteil aus einem dickeren Spiketeil 9 und einem
demgegenüber
verjüngten
Stift 6 besteht, der im Spiketeil 9 eingebettet
ist und aus der Lauffläche 1 herausragt.
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Alle
Teile 6, 7, 8 oder 9 des in
die Lauffläche 1 eingebrachten
Körpers 2 sind
zylinderförmig,
besitzen also zwei Grundflächen,
die parallel, eben, kongruent und durch eine Mantelfläche miteinander
verbunden sind. Die Grundflächen
können
hierbei unterschiedliche Formen aufweisen. In 1 sind
alle Teile 6, 7, 8 und 9 im
Querschnitt kreisförmig.
In 2 sind die Wurzel 7 und der Spiketeil 9 im
Querschnitt kreisförmig,
der Stift 6 dagegen im Querschnitt quadratisch. Schließlich sind
in 3 die Wurzel 7 und der Spiketeil 9 im
Querschnitt ovalförmig
und der Stift 6 im Querschnitt sechseckig.
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Aus
den 1 bis 3 wird deutlich, warum herkömmliche
Spikes nach dem Stand der Technik nur eine geringe Haftung in der
Lauffläche 1 aufweisen,
wenn Schnee-, Eis- und/oder
Schmutzpartikel in den Raum zwischen Spike und elastischem Material
der Lauffläche 1 eindringen.
Die eindringenden Partikel drängen
nämlich
das elastische Material der Lauffläche 1 vom Körper 2 des
Spikes derart weg, dass der Spike aus der Lauffläche fällt, sobald der Form- und/oder
Kraftschluss zwischen Spike und elastischem Material nicht mehr
gegeben ist. Hierbei erniedrigen die Partikel insbesondere die Reibkraft zwischen
Spike und elastischem Material und wirken selbst quasi als Gleitmittel.
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In
den 4 bis 6 ist jeweils ein erfindungsgemäßer Spike
in a) Seitenansicht und in b) Stirnansicht dargestellt, wobei gleiche
Bezugsziffern jeweils gleiche Teile bezeichnen. Die in den 4 bis 6 dargestellten
Spikes für
die Lauffläche 1 eines hier
nicht dargestellten Fahrzeugreifens bestehen aus einem Körper 2,
der wenigstens teilweise in die Lauffläche 1 des Fahrzeugreifens
eingefügt
ist.
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Der
in 4 abgebildete Körper 1 umfasst eine
plattenförmige
Wurzel 7, die über
einen Halsteil 8 mit einem Spikeoberteil verbunden ist,
wobei der Spikeoberteil aus einem ringförmigen Vorsprung 10, einem
erfindungsgemäßen kegelstumpfförmigen Teil 4 und
einem Stift 6 besteht, der im kegelstumpfförmigen Teil 4 eingebettet
ist und aus der Lauffläche 1 herausragt.
Während
die Wurzel 7 und der Stift 6 im Querschnitt oval
ausgebildet sind, weisen der ringförmige Vorsprung 10 und
der kegelstumpfförmige
Teil 4 einen kreisförmigen
Querschnitt auf.
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Der
in 5 abgebildete Körper 2 umfasst ebenfalls
eine plattenförmige
Wurzel 7, die direkt mit einem Spikeoberteil verbunden
ist, wobei der Spikeoberteil aus einem erfindungsgemäßen kegelstumpfförmigen Teil 4,
der einen ringförmigen
Vorsprung 10 aufweist, und einem Stift 6 besteht,
der im kegelstumpfförmigen
Teil 4 eingebettet ist und aus der Lauffläche 1 herausragt.
Während
die Wurzel 7, der kegelstumpfförmige Teil 4 und der
ringförmige
Vorsprung 10 im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sind, weist
der Stift 6 einen dreieckigen Querschnitt auf.
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Der
in 6 abgebildete Körper 2 ist sehr einfach
aufgebaut und besteht lediglich aus einem kegelstumpfförmigen Teil 4 mit
quadratischem Querschnitt und einem Stift 6 mit kreisförmigem Querschnitt,
wobei der Stift 6 im kegelstumpfförmigen Teil 4 eingebettet
ist und aus der Lauffläche 1 herausragt.
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In 7 ist
ein erfindungsgemäßer Spike
in Seitenansicht dargestellt. Vom prinzipiellen Aufbau entspricht
dieser dem in 1 in a) Seitenansicht dargestellten
Spike, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Teile benennen. Der Spike
in 7 unterscheidet sich von dem Spike in 1 erfindungsgemäß dadurch,
dass anstelle des zylindrischen dickeren Spiketeils 9 ein
kegelstumpfförmiges
Teil 4 vorgesehen ist.
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Durch
den in den 4 bis 7 dargestellte
kegelstumpfförmige
Teil 4 des Körpers 2 wird
eine bessere Haftung der Spikes in der Lauffläche 1 erreicht. Dies
ist auf die geänderte
Kraftverteilung des auf den kegelstumpfförmigen Teil 4 des
Spikekörpers 2 wirkenden
elastischen Materials der Lauffläche 1 zurückzuführen.
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Hierbei
wirken zwei in 8 dargestellte Kraftkomponenten,
nämlich
einerseits eine vertikale Kraft F(s) × cos α und andererseits eine radiale
Kraft F(s) × sin α, wobei eine
resultierende vertikale Kraft F(STOTAL) × cos α den Spike
ins Innere des Fahrzeugreifens drückt. Der in 8 in
Seitenansicht dargestellte Spike entspricht im Aufbau dem Spike
aus 7, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen.
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- 1
- Lauffläche
- 2
- Körper
- 3
- Grundfläche
- 4
- kegel-
oder kegelstumpfförmiger
Teil
- 5
- Mantelfläche
- 6
- Stift
- 7
- Wurzel
- 8
- Halsteil
- 9
- Spiketeil
- 10
- Vorsprung